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阻燃电缆性能评价及机理研究
/潘浩翔，曹聪聪，刘鑫伟，孙家伟，翁凌，郭宁，吴子剑，高俊国
【摘要】针对无卤阻燃剂在电线电缆领域的应用现状，展开较为全面的梳理，着重探讨各型无卤阻燃剂的阻燃机制、核心性能的表征手段，以及在产业化进程中所面临的技术挑战。依据线缆材料所需要的特殊阻燃要求，文中剖析了磷基化合物、氮系阻燃剂、金属氢氧化物，以及纳米复合体系等环保型阻燃方案的效能特性与所面临的技术难题，着重突出多组分协同阻燃策略在化解阻燃剂高填充比例所引起的基体相容性问题方面所展现的关键价值。通过系统对比实验室研究数据与工程应用案例之间的差异，得出现行阻燃评价体系与实际火灾环境存在一定偏差。基于此，建议未来研究应从单一材料改性转向电缆系统整体防火安全性能的优化设计。该综述可为环境友好型阻燃电缆的开发提供理论支撑与技术路线参考。
【关键词】无卤阻燃剂；阻燃机理；协同阻燃
/刘雄军，奚谦逸，袁丽娟，韩啸
【摘要】为揭示阻燃电缆竖直火蔓延机理，基于GB/T 18380.11—2022和GB/T 18380.12—2022，联合试验与火灾动力学模拟软件（fire dynamics simulator，FDS）数值模拟，系统分析了WDZA-BYJ 450/750V电缆在喷射火焰下的燃烧行为。试验通过设置不同导体尺寸（截面积为2.5、4.0、6.0mm²）和火焰作用时间（2~180s），并结合数值模拟，共同验证了阻燃电缆燃烧的四阶段演化模型：阶段I（初步热解）、阶段II（自维持火焰驱动）、阶段III（自维持火焰衰减）和阶段IV（导体主导传热）。试验与模拟结果一致表明：导体尺寸增大可显著抑制燃烧强度，6.0mm²电缆的热释放速率比2.5mm²降低37%，其机制为大尺寸导体对火焰形成物理阻挡，削弱了电缆背火面的受热；铜芯、铝芯导体对细电缆（导体截面积≤2.5mm²）火蔓延的影响微弱，而导体尺寸通过改变热反馈路径主导火蔓延进程。研究明确了“火焰—绝缘层热解—导体传热”耦合作用为竖直火蔓延主控机制，为高安全电缆设计与火灾防控提供了理论与技术支撑。
【关键词】阻燃电缆；竖直火蔓延；火灾动力学模拟软件；热反馈；导体尺寸效应
/蔡安惠，曾昌作，刘洋，董晗，韩尊博，叶迪力·巴合提江，项健
【摘要】为探究低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料吸水率对其电性能的影响，通过调整乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（ethylene-vinyl acetate copolymer，EVA）与茂金属线性低密度聚乙烯（metallocene linear low-density polyethylene，mLLDPE）的比例调控材料的吸水率，系统测试了不同吸水率下材料的介电常数、介质损耗角正切、浸水电容、体积电阻率及浸水击穿强度，并考察了辐照交联对击穿性能的作用。结果表明：随着吸水率的上升，介电常数、介质损耗角正切和浸水电容均呈先缓后急的增加趋势；浸水击穿强度则先急剧下降，后降幅趋缓。在高湿环境中，辐照交联残留的微裂纹或自由基位点与极性基团结合，加剧了界面极化与离子导电，导致泄漏电流增大、击穿强度持续下降，最终接近未交联水平。在低吸水率条件下，辐照交联形成的三维网络结构可限制分子链运动、减少内部空隙，使击穿强度较高且变化缓慢。该研究为通过吸水率预测电缆料的电气性能及提升其长期可靠性提供了依据。
【关键词】吸水率；介电性能；击穿性能；辐照交联
/潘飞，陈永杰，俞建平，张炳勋
【摘要】为辨析A级不燃电缆与阻燃A类电缆的核心差异，并为工程选型提供指导，文中通过对比分析两者在结构设计、产品与试验标准、应用场景等方面的异同，明确了其防火性能的不同侧重点：A级不燃电缆要求材料总热值不高于2.0MJ·kg−1，侧重于在火灾中维持线路完整性与功能性；阻燃A类电缆则要求成束燃烧时炭化高度不高于2.5m，侧重于抑制火焰垂直蔓延。结果表明：电缆选型应依据项目标准、场所火灾风险、人员密集度及规范要求综合确定；A级不燃电缆适用于消防及安全关键系统等极高风险场所，阻燃A类电缆适用于高火灾风险及人员密集区域的主干线路。
【关键词】阻燃电缆；A级不燃电缆；阻燃A类电缆；燃烧性能分级；电缆选型
材料研发与应用
/陈楠，叶刚，周丽楠，罗正均，张志熙，陶霰韬
【摘要】为了分析电缆注入式修复技术中外加电压频率和电压大小对修复液介电泳效应的影响，构建了电缆绝缘层介电泳力的理论计算模型，计算了修复液微粒在绝缘层中不同位置所受的介电泳力；同时，建立了电缆的二维有限元计算模型，分析了修复液微粒在绝缘层中受介电泳力作用后的扩散情况，并与理论计算结果进行了对比。结果表明：电压大小主要影响修复液微粒所受介电泳力的大小，且在1×10–2~1×106Hz频率范围内，微粒受到的介电泳力始终朝着电场强度更高的方向；在电场相同的条件下，修复液微粒在聚丙烯（polypropylene，PP）中受到的介电泳力比在交联聚乙烯（cross-linked polyethylene，XLPE）中偏大约13.5%。
【关键词】电力电缆；修复液；介电泳力；有限元计算
/郑鹏
【摘要】针对GB/T 31840系列标准中铝合金导体绞合后单线性能（抗拉强度在98~159N·mm−2之间，反复弯曲次数不小于25次）不达标的问题，文中系统探讨了8030铝合金的化学成分（Cu、Fe的质量分数）及加工工艺对其相关性能的影响。结果表明：①微量Cu（质量分数为0.16%~0.22%）的添加可提升抗拉强度，但会导致反复弯曲次数显著劣化（下降30%以上）；Fe的增加虽然能够提高抗拉强度，但会影响材料的加工性能；②在温度为380℃时，保温时间过长（大于6h）会因晶粒长大和脆性相偏聚降低反复弯曲次数，而中铁低铜（Fe和Cu的质量分数分别为0.60%和0.16%）结合3h退火工艺可实现导体端头绞合后单线抗拉强度与弯曲性能的协同达标；③紧压导体绞合后单线外观的变化导致抗拉强度变小。该研究可为铝合金导体的成分设计、退火工艺及生产控制提供理论依据与实践指导。
【关键词】8030铝合金；抗拉强度；反复弯曲次数；退火工艺
产品研究与开发
/贾春，吴超，江钰琳，江浪，黄若彬，王霞
【摘要】针对复合预制式电缆终端橡胶应力锥在安装过程中因过盈装配产生的非线性形变对界面压力分布的不利影响，提出了一种考虑应力锥非线性形变的结构优化方法。首先，基于弹塑性力学理论推导了应力锥扩张过程中的形变与位移方程，获得其形变后的实际结构尺寸；随后，在有限元仿真中引入超弹性模型，建立了适用于几何复杂、变形量大且不可压缩橡胶体的界面压力计算方法。在此基础上，综合考虑弹簧轴向补偿力与非线性形变对界面压力分布的影响，揭示了端部压力峰值高、中部压力低的分布特征。针对该问题，提出并验证了相应的结构优化设计，使界面压力分布显著趋于均匀，有效缓解了局部应力集中，为复合预制式电缆终端的设计与工程应用提供了参考。
【关键词】复合预制式电缆终端；应力锥；非线性形变；界面压力；有限元分析
/田野，张翀，贾皓，杜志明，原渊，李沁慈，王嗣晨
【摘要】为满足地浸采铀井下作业对高可靠性电力与通信传输（数字化转型）的需求，文中提出了一种地浸采铀井下专用光电一体复合缆。结合地浸采铀领域特点，阐述了专用光电一体复合缆的设计原理和关键技术。通过优化光电一体复合缆的结构和选材，改进生产工艺，实现井下极端环境的稳定运行。测试结果表明，光电一体复合缆的抗拉强度为2510N，折弯半径为80mm。与传统分离式电缆和光缆方案相比，该专用光电一体复合缆提升了布线效率，降低了故障风险。
【关键词】光电一体复合缆；结构优化；研制工艺；强度测试；地浸采铀
/沈宏远，何嘉尧，LOWSean，高荣华，蓝蒙玲，卢毅强
【摘要】在航空航天及军事领域中，由于其苛刻的应用环境，所使用的同轴电缆通常需要满足耐高温、低损耗及轻质的要求。当前市场上，以美国军用标准（MIL-DTL-17）所规定的同轴电缆为主流。文中以尺寸最小的RG196A/U型同轴电缆为对比对象，研制了一种高速率的耐高温、低损耗且轻质的同轴电缆，在外径、衰减与传输速率上均有所改善。在理论模型中，该设计下同轴电缆的特性阻抗为54.20Ω，传输速率为82.2%，在200、400、600、800、1000MHz下的衰减均优于RG196A/U。在生产中，该同轴电缆采用了镀银铜丝、微孔聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）包带、聚酰亚胺（polyimide，PI）铜箔，以及可溶性聚四氟乙烯（perfluoroalkoxy，PFA）材料。试验样品的测试结果表明，电缆的传输速率达到了87.6%，衰减较RG196A/U最高改善了28%，而外径仅为1.5mm，为同轴电缆在航空航天领域中的应用提供了新的选项。
【关键词】高速率；低损耗；同轴电缆
智能装备与制造
/宋海胜，侯兴民，刘蒙，宣圣谢贤
【摘要】针对两侧为气体绝缘开关（gas insulated switchgear，GIS）终端的110kV电缆线路投运前进行耐压试验时，在GIS仓上加装变电试验工装存在风险高、工期长等问题，研发110kV电缆GIS终端仓外耐压试验的专用套管装置，设计仓外耐压试验的连接方式和紧凑型结构，通过仿真计算和试验验证装置性能，并成功将其应用于生产现场。经使用发现，该装置相较于传统装置具有结构小巧灵活、绿色环保、操作便捷、适应性强、通用性强等优点，推广应用价值较高，解决了高压电缆GIS终端无法单独在仓外进行耐压试验的问题，简化了作业流程，有效降低了施工作业风险，大幅降低了电缆耐压试验工期和成本，缩短了电缆线路停电检修时间。【关键词】110kV；高压电缆；气体绝缘开关；竣工试验；环保型
/申秋爽，刘星宏，黄杰，刘俊杰
【摘要】随着深远海风电的进一步发展，高电压、大截面海底电缆的应用越来越广泛，对电缆生产企业的质量控制水平提出了更高的要求。圆整度是评判电缆质量的一项重要技术指标，对于深海敷设的高压海底电缆，良好的电缆圆整度将大大提高其长期运行的可靠性。针对高压海底电缆生产过程中圆整度较差的现象，文中分析其产生原因及解决难点，并结合生产实践，提出了立式连续硫化（vertical continuous vulcanization，VCV）生产线在工装设备和工艺控制技术等方面的改进措施。结果表明，优化后220kV、400mm²和500mm²高压海底电缆的圆整度由98.0%~98.5%提高至99.0%~99.5%；220kV、1000mm²高压海底电缆则由98.0%~98.5%提高至98.5%~99.0%，电缆圆整度均得到了显著提高。该研究通过系统性的工艺优化与设备改进，验证了上述技术措施对提升高压海底电缆几何精度与生产稳定性的有效性，为保障深远海电力传输系统的长期可靠运行提供了制造工艺基础。
【关键词】立式连续硫化生产线；高压海底电缆；圆整度；工艺控制技术
工程应用与运维
/刘潇镁，刘英，韩雨轩，刘亚群，彭二磊，马壮
【摘要】城市电网中配电电缆广泛采用排管敷设方式。由于散热条件较为复杂，IEC 60287-2-1:2023为建立基于等效热路的解析算法，在推导过程中进行了较多的热场简化处理，从工程反馈来看，这导致得到的电缆额定载流量允许值偏保守。针对该问题，文中以典型3×3排管敷设的8.7/10kV三芯交联聚乙烯（cross-linked polyethylene，XLPE）电缆为主要对象，建立有限元热场仿真模型，研究不同因素对电缆热场分布的影响；在此基础上，分别采用基于热场的仿真法与基于等效热路的解析算法求解多种典型布置排管敷设电缆的稳态载流量，对比两种方法计算结果的一致性，分析存在偏差的原因，并提出改进解析算法。最后，在户外现场搭建模拟实际排管敷设电缆的试验线路，开展中压单芯及三芯电缆的稳态载流量评估试验，通过现场监测的温度及电流数据，完成对改进解析算法的准确性校核。结果表明，文中提出的改进解析算法具有较高的计算精度，解析解与有限元数值解及试验实测值的相对偏差均小于5%，为排管敷设电缆载流能力的准确评估提供了可靠的理论依据，具有重要的工程应用价值。
【关键词】排管敷设；中压交联聚乙烯电缆；热场仿真；解析算法；载流能力评估
/周越，朱启凌，王怡璇，刘炯
【摘要】随着城市化建设的加速和架空线入地工程的持续推进，城市电网中配电电缆的使用日益广泛。电缆的稳定运行对电网的安全性和稳定性至关重要，且与城市居民的日常生活紧密相关。通过梳理2018—2023年上海部分城区10kV配电电缆故障的统计资料，深入分析了影响电缆外力破坏风险的主要因素，并构建了基于模糊数学的配电电缆外力破坏风险评估模型。算例验证表明，该模型能够有效反映电缆所处工地的外力破坏风险等级，为电缆的运行维护和发展提升提供了量化依据。
【关键词】配电电缆；外力破坏；模糊数学；评估模型；风险等级
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